學習目標第二章化學反應速率與化學平衡

第三節化學反應的方向學習目標1.認識自發過程與自發反應。2.認識焓變、熵變對化學反應進行方向的意義。3.利用?G判斷化學反應進行的方向。01自發過程和自發反應新課導入高山流水高能狀態低能狀態有序無序自然界中物質有不借助外力就有能從高能轉化成低能，有序轉化成無序的趨勢。課內探究(1)含義：在一定條件下，不需要外力作用就能自動進行的過程。(2)特點：③有明確的方向性，要逆轉必須借助外力①體系從高能狀態轉變為低能狀態；②在密閉條件下，體系有從有序自發轉變為無序的傾向；1.自發過程：2.非自發過程：(2)特點：非自發過程要想發生，則必須對它做功水泵抽水電解水生成氫氣和氧氣課內探究(1)含義：在一定條件下，需持續借助人為作用才能進行的過程。?H=-216.8kJ/molZn(s)+CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)課內探究自然界中不僅有自發的過程，還有自發的化學反應課內探究3.自發反應在給定條件下，無需外界幫助，一經引發即能自動進行的反應。自發反應也具有方向性4.非自發反應不能自發進行，必須借助某種外力才能進行的反應。思考與討論自發反應、非自發反應是指該反應過程是否有自發進行的傾向，而這個過程是否一定會發生則不能確定。如C的燃燒是一個自發反應，但要想發生反應，需借助外界條件點燃才能發生。自發反應一定能發生，而非自發反應一定不能發生嗎？1．下列過程是非自發的是(

)A.水由高處流向低處B.氯氣和溴化鉀溶液的反應C.鐵在潮濕空氣中生銹D.室溫下水結成冰√2．下列反應或過程沒有自發性的是(

)A.高溫下，煅燒堿式碳酸銅B.常溫下，水分解成氫氣與氧氣C.雙氧水在MnO2催化作用下分解D.常溫下，冰融化為水√反應的自發與否要關注條件，一般沒有特別說明時，是指常溫常壓。3．下列關于自發過程的敘述正確的是(

)A.只有不需要任何條件就能夠自動進行的過程才是自發過程B.需要加熱才能進行的過程肯定不是自發過程C.同一可逆反應的正、逆反應在不同條件下都有自發的可能D.非自發過程在任何條件下都不可能變為自發過程√到底如何判斷一個反應能不能自發呢？02化學反應進行方向的判斷課內探究共同點—放熱反應ΔH＜0自然界的物質有從高能狀態轉變為低能狀態(這時體系會對外部做功或釋放熱量)的趨勢。Zn(s)+CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)ΔH=-216.8kJ/mol你知道有哪些類型的反應是自發反應嗎？這些自發反應有什么特點？

為什么這么多放熱反應是自發反應？NaOH(aq)+HCI(aq)=NaCI(aq)+H2O(l)?H=-57.3kJ/mol課內探究2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)ΔH﹥02N2O5(g)=4NO2(g)+O2

(g)

ΔH=+109.8kJ/molNaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+CO2(g)+

H2O(l)

ΔH=+31.4kJ/mol下列反應在一定條件下都能自發進行，有什么共同特點？很多吸熱反應也能自發進行。【結論】不能根據吸放熱判斷化學反應進行的方向。只有放熱反應是自發反應嗎？這個說明什么？不需要外界的任何作用，氣體通過分子的擴散，自發地混合均勻。有序無序自發混亂度低混亂度高課內探究2.熵是衡量體系混亂度大小的物理量。符號：S。體系混亂度越大，熵值越大。

注意：同一種物質，不同狀態，熵值大小為：S(g)﹥S(l)﹥S(s)熵變:ΔS=S生成物總熵－S反應物總熵?S>0表示熵增大——即混亂度增大，?S<0表示熵減小——即混亂度減小有哪些情況是熵增大的？1.反應物固體轉變成液體、氣體2.反應物從液體轉化成氣體3.反應物從物質的量較少的氣體轉化成物質的量較多的氣體思考與討論自然界中的物質有從有序變成混亂的傾向。氣體氣體增多氣體下列三個過程均吸熱，試分析這些反應能自發進行的可能原因？2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)?H﹥02N2O5(g)=4NO2(g)+O2

(g)

?H=+109.8kJ/molNaHCO3(s)+HCl(aq)=NaCl(aq)+CO2(g)+

H2O(l)

?H=+31.4kJ/mol熵值增大——體系的混亂度增大為什么這些混亂度增大的反應是自發反應？思考與討論所有的自發反應都是熵增加的反應嗎？4Fe(OH)2(s)+O2(g)+H2O

(l)＝4Fe(OH)3(s)有些熵減的反應也可自發進行，即ΔS＜0【結論】不能根據熵增，熵減判斷反應進行的方向。這說明什么？03利用?G判斷化學反應進行的方向思考與討論既然焓判據和熵判據都不能獨立地作為判斷反應自發性的依據，如何結合在一起共同判斷呢？3.復合判據——吉布斯自由能判斷反應自發進行的方向閱讀教材“資料卡片”資料卡片自由能與化學反應的方向在等溫、等壓條件下的封閉體系中(不考慮體積變化做功以外的其他功)，自由能(符號為ΔG，單位為kJ/mol)的變化綜合反映了體系的焓變和熵變對自發過程的影響：ΔG=ΔH-TΔS。這時，化學反應總是向著自由能減小的方向進行，直到體系達到平衡。即:當ΔG<0時，反應能自發進行;當ΔG=0時，反應處于平衡狀態;當ΔG>0時，反應不能自發進行。ΔG不僅與焓變和熵變有關，還與溫度有關。由上述關系式可推知:當ΔH<0，ΔS>0時，反應能自發進行；當ΔH>0，ΔS<0時，反應不能自發進行；當ΔH>0，ΔS>0或ΔH<0，

ΔS<0時，反應能否自發進行與溫度有關。一般低溫時ΔH的影響為主，高溫時ΔS的影響為主，而溫度影響的大小要視ΔH、

ΔS的數值而定。在100kPa、298K時，石灰石分解反應CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0。(1)常溫下，該反應能否自發進行？(2)試分析溫度能否成為該反應進行方向的決定因素？注意：此處的T單位是”K”，所以絕對零度是“0”K，T沒有負數任何溫度下都能自發進行任何溫度下都不能自發進行低溫下能自發進行高溫下能自發進行【隨堂練習】判斷下列4個反應能否自發進行，如能，需要在什么條件下？思考與討論結合公式ΔG=

ΔH-TΔS，分析討論反應進行的方向與溫度的關系ΔHΔSOΔH>0ΔS>0ΔH<0ΔS>0ΔH<0ΔS<0ΔH>0ΔS<0所有溫度下反應都能自發進行低溫下反應能自發進行高溫下反應能自發進行所有溫度下反應都不能自發進行(1)吸熱反應一定不能自發進行(

)(2)某吸熱反應能自發進行，因此該反應是熵增反應(

)(3)催化劑可以改變反應進行的方向(

)(4)同種物質氣態時熵值最大，固態時熵值最小(

)(5)體系越有序，熵值越小；體系越混亂，熵值越大(

)(6)與外界隔離的體系，自發過程將導致體系的熵減小(

)×√×√√×1．下列自發進行的過程不能用焓變判斷的是(

)A.酸堿中和反應B.天然氣的燃燒C.銅在潮濕空氣中產生銅綠D.NaHCO3與鹽酸反應產生CO2

√2．(教材習題改編)“冰，水為之，而寒于水”。下列關于水凝結成冰的過程的描述正確的是(

)A.ΔH>0，ΔS>0

B．ΔH>0，ΔS<0C.ΔH<0，ΔS>0 D．ΔH<0，ΔS<0√3．在工業生產中，對能夠發生的化學反應，研究和選擇合適的反應條件才有實際意義。恒溫恒壓下，下列過程一定不能自發進行的是(

)A.4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)

ΔH＜0B.CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)

ΔH＜0C.2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)

ΔH＞0D.2H2O(l)＋O2(g)===2H2O2(aq)

ΔH＞0√歸納總結化學反應的方向

反應焓變

反應熵變共同影響吸熱放熱熵增熵減影響因素：焓減小有利于反應自發，熵增大有利于反應自發課堂小結化學反應方向的判斷焓判據熵判據復合判據